DE597523C

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Publication number: DE597523C
Application number: DENDAT597523D
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Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 28. MAI 1934

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21c GRUPPE 62 eo

Patentiert im Deutschen Reiche vom 28. Mai 1930 ab

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für elektromotorische Antriebe von Aufrollapparaten, wie sie insbesondere bei Papiermaschinen verwendet werden, um das von der Papiermaschine gelieferte Papier auf Stangen aufzurollen. Es ist schon vorgeschlagen worden, diese Rollapparate durch besondere Elektromotoren anzutreiben. Da das Papier von der Papiermaschine mit gleichbleibender Geschwindigkeit dem Rollapparat zugeführt wird und von diesem unter gleichbleibendem Zug aufgewickelt werden muß, so muß die Drehzahl der Rollstange, da der Durchmesser der Papierrolle beim Aufwickeln der Papierbahn ständig zunimmt, in entsprechendem Maße dauernd abnehmen. Die Verminderung der Drehzahl des Antriebsmotorsi erfolgt beispielsweise bei Hauptstrommotoren durch selbsttätigen Abfall der Motordrehzahl infolge Zunahme des Antriebsdrehmomentes. Bei Nebenschlußmotoren werden hingegen zur Feldverstärkung besondere Regelvorrichtungen, ζ. B. Strom- oder Leistungsrelais verwendet, die die Motorendrehzahl entsprechend beeinflussen.

In der Abb. 1 sind die Drehzahlverhältnisse solcher Motoren dargestellt. Die dargestellte Kurve I zeigt den Drehzahlverlauf eines solchen Rollstangenantriebsmotors in Abhängigkeit vom Drehmoment.

Das Aufwickeln beginnt beim Betriebszustand ι. Wird während der Aufwickelzeit mit gleichbleibender Motorleistung gearbeitet, so fällt die Motordrehzahl nach der Kurve 1-2 ab. Dabei geht die Motordrehzahl beispielsweise im Verhältnis 3 zu 1 herab. Ist die Motordrehzahl bis zum Betriebszustand 2 herabgedrückt, so ist dann der Regelbereich des Motors erschöpft und man muß den Aufwickelvorgang unterbrechen.

Nach der Erfindung kann der Aufwickelvorgang dagegen mehrmals ohne Unterbrechung wiederholt werden. Erfindungsgemäß wird ein zwischen Antriebsmotor und Rollapparat geschaltetes regelbares Getriebe in Abhängigkeit von einer Drehzahlüberwachungseinrichtung bei Erreichen des Endregelzustandes des Motors selbsttätig umgeschaltet und damit gleichzeitig der Motor auf seinen Anfangsregelzustand zurückgeführt, wobei es gleichgültig ist, ob Gleichstromoder Drehstrommotoren verwendet sind. Ist der Motor an seinem Endregelzustand angelangt, dann wird das Regelgetriebe auf höhere Drehzahl verstellt, dadurch wird der Motor entlastet und kehrt selbsttätig auf seinen

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

■ ■ Dipl.-Ing. Ferdinand Sei.Hler in Berlin-Siemensstadt.

Anfangsregelzustand bei gleichbleibender Rollstangendrehzahl zurück, so daß bei zunehmendem Rollendurchmesser und damit zunehmender Belastung der Regelvorgang von neuem beginnen kann.

Bei Verwendung von regelbaren Nebenschlußmotoren wird zwischen den Antriebsmotor und die Rollstange ebenfalls ein Regelgetriebe geschaltet, dieses aber mit dem

ίο Regler des regelbaren Antriebsmotors verbunden. Ist der Regelbereich des Motors erschöpft, dann werden gleichzeitig das Regelgetriebe und der Regler des Antriebsmotors verstellt und dadurch unter Beibehaltung der Rollstangendrehzahl der Antriebsmotor auf seinen Anfangsregelzustand zurückgebracht. Die Erfindung. läßt sich also in verschiedener Weise, insbesondere mechanisch und elektrisch, verwirklichen, \vie es an Hand der nachstehenden Beispiele erläutert werden soll. In den Abb. 2 bis 4 sind verschiedene Ausführungsmöglichkeiten für Antriebe mit Motoren mit Hauptstromeigenschaften dargestellt. Für Antriebe mit Motoren mit Nebenschlußverhalten können die Ausführungsbeispiele sinngemäß übertragen werden, wobei eine mechanische Verbindung zwischen dem Regelorgan des Motorreglers und dem Verstellorgan des Regelgetriebes zwischen Antriebsmotor und Rollapparat vorgesehen sein muß.

; In der Abb. 2 ist mit 20 der Rollstangenantriebsmotor bezeichnet, der in an sich bekannter und daher nicht näher dargestellter Weise mit Strom versorgt wird. Er treibt ein Übersetzungsgetriebe 21, das aus je einer

;■ Kegelscheibe 22 und 23 mit einem Riemen 24 bestehen möge. Die Kegelscheibe 23 ist über ein aus den Rädern 25 und 26 bestehendes Vorgelege mit derRollstange27 gekuppelt. Zu Beginn des Aufwickeins wird der Motor auf den in der Kurve I, Abb. 1, mit 1 bezeichneten Regelzustand gebracht. Beim Aufwickeln des Papiers nimmt infolge der Zunahme des Antriebsdrehmomentes die Drehzahl desMotors nach der Kurve I ab. Sobald nun die Dreh-• zahl des Motors auf der dem Wert des Punktes 2 entsprechenden angelangt ist, wird erfindungsgemäß der Riemen 24 in Pfeilrichtung 28 verschoben. Beim Verschieben des Riemens wird der Motor vorübergehend

■,;. unter entsprechendem Nachlassen des Zuges entlastet. Infolgedessen wird der Motor seine Drehzahl erhöhen. Der Riemen 24 wird so weit in Pfeilrichtung 28 verschoben, bis der Motor 20 den mit 1 gekennzeichneten Regel-.. zustand wieder erreicht hat, was einer Riemenlage (strichpunktiert gezeichnet) entsprechen möge. Hiermit ist der Regelvorgang beendet und der Motor 20 läuft mit der dem Punkt ι entsprechenden Drehzahl, während die Aufwickelwalze 27 infolge Verschiebung des Riemens 24 noch annähernd mit der gleichen Drehzahl wie zu Beginn des Regelvorganges läuft, wenn der während des Regel-Vorganges erfolgte Rolldurchmesserzuwachs der Rollstange vernachlässigt wird. Beim weiteren Aufwickeln nimmt nunmehr die Drehzahl des Motors 20 zum zweiten Male entsprechend der in Abb. 1 gezeichneten Kurve I ab, so daß der Motor ein zweites Mal seinen Regelbereich durchläuft.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß der Aufwickelvorgang nach dem erstmaligen Erschöpfen des Motorregelbereiches nicht unterbrochen zu werden braucht, sondern daß durch Umstellen des Motors auf seinen Anfangsregelzustand das Aufwickeln weiter fortgesetzt und mehr Papier als bisher aufgewickelt werden kann. Bei Verwendung von Regelmotoren normaler Regelfähigkeit, beispielsweise im Verhältnis 1 : 2 bis 1 : 3, kann das Aufwickelverhältnis, worunter das Verhältnis der Anfangsdrehzahl zur Enddrehzahl der Aufwickelstange verstanden werden soll, wesentlich vergrößert werden. Während bisher das Aufwickelverhältnis bei der Rollstange dem Drehzahlverhältnis des Motors proportional war, kann beispielsweise bei einem Motordrehzahlverhältnis 1:3 bei einfächer Umschaltung ein Aufwickelverhältnis ι : 9 und bei doppelter Umschaltung ein Aufwickelverhältnis 1 :27 erreicht werden. Bei dem Motordrehzahlverhältnis 1 :2 können Aufwickelverhältnisse 1 :8 bei zweimaliger Umschaltung erhalten werden.

Die Umschaltung nach dem erstmaligen Erreichen des Zustande« 2 des Aufwickelmotors auf den Zustand 1 kann von Hand ausgeführt werden oder aber auch selbsttätig, wozu an sich bekannte Einrichtungen dienen können. Das Umschalten kann beispielsweise in Abhängigkeit von elektrischen Größen mit einfachsten Mitteln geschehen, indem Stromwächter 0. dgl. eingebaut sind, die beim Erreichen des Motorbetriebszustandes 2, beispielsweise für die Verschiebung des Riemens, wie es weiter unten beschrieben wird, für das Lösen der Bremse und Einschalten der Reibungskupplung sorgen oder die beispielsweise das Anlassen des das Gehäuse des Differentialgetriebes antreibenden Motors veranlassen. Auch das Umschalten der Polzahl bei Wechselstrommotoren kann in Abhängigkeit von solchen Betriebsgrößen vorgenommen werden. Als Getriebe zwischen Motor und Rollstange können Kegelscheibentriebe, also kontinuierlich regelbare Getriebe geschaltet sein. Es können also auch andere Übersetzungsgetriebe, beispielsweise Stufenrädergetriebe, verwendet werden. Der Unterschied ist dann der, daß die Umschaltung

des Motors von dem Zustand 2 auf den Zustand ι nicht allmählich, sondern in einer oder mehreren Stufen erfolgt. Zweckmäßig sind aber kontinuierlich regelbare Getriebe.

Ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Abb. 3 dargestellt. Der RoIlstangenantriebsmotor ist mit 30 bezeichnet. Er ist durch eine Welle 31 mit dem Rad 32 eines Differentialgetriebes 33 gekuppelt, desto sen Rad 48 mit Hilfe der Welle 34 und des Übersetzungsgetriebes 35 die Rollstange 36 antreibt. Das Gehäuse 37 des Differentialgetriebes 33 ist mit einem Zahnrad 38 versehen, in das ein Zahnrad 39 eingreift. Dieses wird über die Welle 40, in die eine während des Betriebes lösbare Reibungskupplung 41 eingeschaltet ist, unter Vermittlung der Riemenscheiben 42 und 43, von denen die Riemenscheibe 43 auf der Welle 31 und die Riemenscheibe 42 auf der Welle 49 befestigt ist, vom Motor 30 angetrieben. Das Gehäuse 37 des Differentialgetriebes 33 hat außerdem einen Bremskranz 44, der von einer Bremse 45 beeinflußt \vird. Bei Beginn des Aufwickelvorganges ist die Bremse 45 angezogen und die Reibungskupplung 41 gelöst, so daß das Gehäuse des Differentialgetriebes feststeht und die Drehzahl des Motors 30 entsprechend der Übersetzung im Differentialgetriebe und des Vorgeleges 35 auf die Rollstange 36 übertragen wird. Die Motordrehzahl nimmt in gleicher Weise mit zunehmendem Durchmesser der Papierrolle entsprechend der Charakteristik I in Abb. 1 ab. Sobald der Motor am Punkt 2 der Charakteristik angelangt ist, wird die Bremse 45 gelöst und die Reibungskupplung eingeschaltet. Infolgedessen wird das Gehäuse des Differentialgetriebes über die W^Tellen 40/49 und den Riementrieb 46

40. .vom Motor 30 angetrieben. Diese zusätzliche Drehzahl gestattet dem Motor 30 bei gleichzeitiger Änderung des Übersetzungsverhältnisses vom Motor 30 auf die Rollstange 36 in seinen Anfangszustand zurückzukehren, so daß der Motor daraufhin von neuem entsprechend der weiteren Zunahme des Papierrollendurchmessers in der Drehzahl abnehmen kann. Um den Übergang von dem Zustand 2 auf den Zustand 1 bei dem Antriebsmotor 30 stoßfrei ausführen zu-können, ist die Kupplung 41 eine Reibungskupplung, so daß das Gehäuse des Differentialgetriebes allmählich durch langsames Einschalten der Kupplung seine höchste Drehzahl erreicht.

Anstatt das Gehäuse des Differentialgetriebes von dem Rollstangenmotor anzutreiben, kann es auch von einem besonderen Motor angetrieben werden. Ein solches Ausführungsbeispiel ist in der Abb. 4 dargestellt.

Das Gehäuse des Differentialgetriebes, wird durch den Motor 47 angetrieben. Dieser steht, solange der Antriebsmotor 30 das erstemal den Drehzahlabfall vom Regelzustand 1 auf den Regelzustand 2 ausführt, still. Sobald der Motor 30 auf den Regelzustand 2 gelangt ist, wird der Motor 47 eingeschaltet. Hierdurch geht selbsttätig der Motor 30' auf seinen Anfangsregelzustand zurück.

Man kann die Erfindung auch auf rein elektrischem Wege verwirklichen,

Es sei angenommen, daß zum Antrieb der Rollstange ein polumschaltbarer Motor mit Hauptstromcharakteristik verwendet sei. Der Anfangszustand des Motors, Drehzahl 1500, sei gemäß der Abb. 5 mit 10 bezeichnet. Beim Aufwickeln nimmt entsprechend der Zunahme des Durchmessers der Papierrolle infolge der Hauptstromcharakteristik des Motors dessen Drehzahl nach Kurve II bis zum Regelzustand 11 ab. In diesem Augenblick wird die Polzahl des Motors z. B. von 4 auf 8 Pole entsprechend den Drehzahlen von 1500 auf 750 umgeschaltet.' Das hat die Folge, daß der Motor unter Beibehaltung der Drehzahl 750 und Änderung des Drehmomentes auf seinen anfänglichen Regelzustand, jetzt mit 12 bezeichnet, Avieder zurückkehrt. Bei weiterer Zunahme des Papierrollendurchmessers bewirkt die Hauptstromcharakteristik des Motors ein weiteres Herabsinken der Drehzahl gemäß der Kurve III, bis der Motor den Regelzustand 13 erreicht hat.

Die Erfindung ist nicht an die gezeichneten Beispiele gebunden. An die Stelle der einzelnen Vorrichtungen können den gleichen Zweck erreichende äquivalente Vorrichtungen verwendet werden, z. B. kann für die Verbindungskupplung 41 der Riementreib 46 mit einer Spannrolle versehen sein, mit deren Hilfe der Riemen gespannt oder gelöst werden kann, oder man kann zur elektrischen Regelung auch Sterndreieckschaltung in Verbindung mit Widerständen verwenden.

Claims

Patentansprüche:

1. Regeleinrichtung für den elektromotorischen Antrieb von Rollapparaten, dadurch gekennzeichnet, daß ein zur Vergrößerung des Wickelbereiches zwischen Antriebsmotor und Rollapparat geschaltetes regelbares Getriebe in Abhängigkeit von einer Drehzahlüberwachungseinrichtung bei Erreichen des Endregelzustandes des Motors selbsttätig umgeschaltet und damit gleichzeitig der Motor wieder auf seinen Anfangsregelzustand zurückgeführt wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Antriebsmotor (30) und die Rollstange

(36) ein Differentialgetriebe (33) mit Bremse (45) geschaltet ist, dessen Gehäuse (37) gesondert angetrieben wird (Abb. 3 und 4).

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das langsame Anfahren des Gehäuses des Differentialgetriebes mit Hilfe einer Reibungskupplung (41) bzw. mit Riemen und Spannrolle erfolgt.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 für Antriebe mit polumschaltbaren Motoren, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen des Endregelzustandes an Stelle des regelbaren Übersetzungsgetriebes der Polumschalter selbsttätig umgeschaltet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen